国产1.8亿像素CMOS成功试产，打破索尼全画幅CIS垄断地位

电子发烧友网报道（文/黄山明）近日，晶合集成公开宣布，与思特威联合推出了业内首颗1.8 亿像素全画幅（2.77 英寸）CMOS图像传感器（CIS）。晶合集成表示，这颗CMOS的成功试产，既标志着光刻拼接技术在大靶面传感器领域的成功运用，也为未来更多大靶面全画幅、中画幅传感器的开发铺平了道路。
 
从市场格局来看，当前CMOS图像传感器市场集中度较高，2021年前三大CMOS传感器企业占有75%的市场，其中索尼以约39%的市占率位居第一，其次为三星和豪威科技（已被韦尔收购），而晶合集成此次推出的CMOS，打破了索尼在超高像素CIS领域中的垄断地位。
 
国产1.8以像素相机全画幅CMOS成功试产
 
CMOS图像传感器是一种将光信号转换为电信号，并进一步转换为数字信号的芯片，广泛应用于智能手机、数码相机、自动驾驶、安防监控和物联网等领域。其制造工艺从早期的前照式（FSI）发展到背照式（BSI），再到当前的堆栈式BSI技术，其图像质量提升越发快速。
 
从20世纪50年代的光电倍增管，到1970年CCD图像传感器的发明，再到90年代末CMOS图像传感器的兴起，技术不断演进。CMOS图像传感器因其小型化、低功耗和成本效益等优势，逐步取代了CCD成为市场主流。
 
市场规模上，据IDC数据显示，2021年中国CMOS图像传感器行业市场规模为848.6亿元，预计到2026年将增长至1247.7亿元人民币，其中消费电子领域的应用比例最高，达到73%。技术进步和市场需求的增长推动了行业的快速发展，特别是在智能手机、安防监控、汽车电子和机器视觉等应用领域。
 
但市场的稳定增长背后，是高度集中的市场。以索尼为代表的企业，长期占据全球CIS领域主要市场份额。但随着智能手机、车载摄像头、医疗内窥镜等需求的增加，加上全球贸易环境的变化，对国产CIS需求与日俱增。
 
此次晶合集成与思特威联合推出的1.8 亿像素全画幅CMOS图像传感器，便为高端单反相机应用图像传感器提供了更多的选择。
 
值得一提的是，这款芯片是基于晶合集成自研的55nm工艺平台，并携手思特威共同开发光刻拼接技术，攻克了在像素阵列中拼接精度管控以及良率提升等困难，成功突破了在单个芯片尺寸上，所能覆盖一个常规光罩的极限，同时确保在纳米级的制造工艺中，拼接后的芯片依然保证电学性能和光学性能的连贯一致。
 
这款产品的试产，不仅标志着光刻拼接技术在大靶面传感器领域的成功运用，也为未来更多大靶面全画幅、中画幅传感器的开发铺平了道路。并且该产品还具备1.8亿超高像素8K 30fps PixGain HDR模式高帧率及超高动态范围等性能，可兼容不同光学镜头，提升产品在终端灵活应用的适配能力，可以为超高像素全画幅CIS领域提供除索尼外更多一种选择。
 
除了可以应用在相机领域外，比如在医疗内窥镜领域也将有望得到广泛应用。国内的内窥镜在CIS技术的发展下，已经由过去的标清向着4K过渡，目前大多数国产内窥镜研发厂商选择以4K技术作为首要的技术突破点。但随着晶合集成CIS芯片的发布，有望将国产内窥镜推向8K分辨率，在清晰度和色彩还原度上可以达到甚至超过进口品牌的水平。
 
国产CIS正在快速崛起
 
得益于其在各个应用领域的广泛需求以及技术的持续进步，CIS市场呈现出稳定增长的趋势。中国市场尤其表现出了强劲的增长势头，并在全球市场中占据了重要的地位。
 
据研究机构Frost&Sullivan预测，2024年，全球智能手机后置多摄渗透率将提升至91%，在手机市场进入存量竞争后，摄像头数量的增加将直接带动CIS市场需求的上升。而索尼长期以来一直是全球最大的智能手机CIS供应商，在2021年上半年占据了约42%的市场份额.
 
但国产CIS厂商近几年发展迅速，如被韦尔收购的豪威科技本身便是一家专注于CIS技术的半导体公司，已经推出了2亿像素的高分辨率传感器，进入到高端手机市场，达到与三星相当的水平。已经形成了50MP CIS市场的全系列产品布局，包括OV50H、OV50E、OV50A、OV50D等。其中OV50H传感器已先后被应用于小米14系列、iQOO 12系列上。
 
此外，思特威在2022年也推出了50MP产品SC550XS和52MP产品SC520XS，进入高分辨率手机CIS市场。近期更是推出了手机应用系列13MP分辨率1/3.06英寸图像传感器新品——SC130HS，具有高性能、低功耗、小尺寸等特点，目前已接受送样，预计将于2024年Q3实现量产。
 
格科微也在2023年底宣布转型为Fab-Lite模式，并发布了单芯片5000万像素CIS，挑战索尼等国际厂商的市场地位。
 
除了智能手机CIS外，汽车CIS更是竞争激烈，资料显示，CIS为车载摄像头模组核心感光芯片，是影响摄像头成像性能的关键，占据摄像头模组物料成本的50%以上。有机构预测，2025年全球车载CIS市场规模将从2021年的19.1亿美元增长至32.7亿美元，CAGR为15.4%，国产新势力车厂ADAS升级领先行业，为本土CIS产业带来发展机遇。
 
国内厂商如豪威推出了小尺寸、低功耗图像传感器OX08D10，这款传感器采用了TheiaCel技术，拥有800万像素，可以为ADAS和自动驾驶的车外摄像头提供更高的分辨率和图像质量，从而提升汽车安全性。
 
思特威作为国内少数能够提供车规级CIS解决方案的厂商，公司已针对车载影像类、感知类与舱内三大应用场景累计发布了10余款产品，涵盖了1MP-8MP分辨率的汽车感知与影像细分应用需求。根据Yole数据显示，2022年思特威在车载CIS领域，已经位居全球第四，国内第二位。
 
不仅是CIS本身，在封装上，如华天科技提供了基于TSV的CIS晶圆级封装技术，在提升图像传感器性能和功能集成度方面具有显著优势。如今加上晶合集成在CIS芯片上的制造能力，让国产CIS技术实力快速逼近国际大厂，为海内外企业提供更多的选择。
 
总结
 
CIS领域过去一向是索尼、三星的专场，但随着国内企业近几年来不断发力，让市场格局有了巨大的变化。这些企业不仅在国内市场上获得了认可，也在国际市场上展现出强大的竞争力。例如，豪威科技的CIS产品已经被多家国产手机厂商采用，用于提升手机的影像性能。伴随着晶合集成与思特威联手打造的新款产品推出，国内CIS技术实力将进一步拉近与海外企业的差距，甚至与之分庭抗礼。